(57)【要約】【課題】信頼性に優れた半導体発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体発光装置は、凹部３ｂと凸部３ａとを有する第１の主面と、第１の主面の反対側に形成された第２の主面とを有する基板３と、第１の主面に設けられた第１の電極４、５と、第１の電極４、５上に設けられ、第１の電極４、５と接続された半導体発光素子２０と、基板３の第２の主面に設けられた第２の電極１１、１２と、基板３の凹部３ｂを貫通して設けられ、第１の電極４、５と第２の電極１１、１２とを接続する貫通電極１８と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部と凸部とを有する第１の主面と、前記第１の主面の反対側に形成された第２の主面とを有する基板と、
前記第１の主面に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられ、前記第１の電極と接続された半導体発光素子と、
前記第２の主面に設けられた第２の電極と、
前記基板の前記凹部を貫通して設けられ、前記第１の電極と前記第２の電極とを接続する貫通電極と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記第１の主面の上方で、前記半導体発光素子と対向して設けられた蛍光体を備え、
前記蛍光体は、前記半導体発光素子に対して空隙を介して対向していることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記空隙と前記蛍光体との間に、絶縁性及び前記半導体発光素子から発光される光に対する透光性を有する補強膜が設けられたことを特徴とする請求項２記載の半導体発光装置。
【請求項４】
凹凸が設けられた第１の主面と、前記第１の主面の反対側に形成された第２の主面とを有する基板の前記第１の主面に第１の電極を形成する工程と、
前記基板の前記第２の主面に、前記第１の主面に達する接続孔を形成する工程と、
前記接続孔内及び前記第２の主面に第２の電極を形成する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続させる工程と、
前記第１の電極上に半導体発光素子を搭載する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項５】
基板の第１の主面に第１の電極を形成する工程と、
前記基板における前記第１の主面の反対側の第２の主面に、前記第１の主面に達する接続孔を形成する工程と、
前記接続孔内及び前記第２の主面に第２の電極を形成する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続させる工程と、
前記第１の電極上に半導体発光素子を搭載する工程と、
前記半導体発光素子を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上に補強膜を形成する工程と、
前記補強膜に形成された開口を介して前記犠牲層を前記半導体発光素子上から除去し、前記半導体発光素子と前記補強膜との間に空隙を形成する工程と、
前記補強膜上に蛍光体を形成する工程と、
熱処理を加え、前記蛍光体を改質させる工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明用半導体発光素子としては単色光発光が必要な場合もあるが、基本的には太陽光に近い白色光が求められる。半導体白色光源としては、三原色（ＲＧＢ）素子アレイ、青色発光素子とその基板欠陥の自己励起発光による黄色との混色による擬似白色光源、紫外発光素子による三原色蛍光体励起光源（例えば特許文献１〜３）などがある。
【０００３】
こういった半導体発光素子では結晶成長に用いた発光素子基板を剥離する場合があり、特許文献４、非特許文献１等が知られている。また、ウェーハ状態で機能素子を封止する技術として、非特許文献２などが知られている。
【０００４】
白熱電球や蛍光灯に代る照明として利用する半導体発光素子では比較的大きな光出力が必要であり、このため半導体発光素子の放熱が不十分であると、半導体発光素子を保護する封止樹脂の劣化が問題となりやすい。
【０００５】
半導体発光素子自体の寿命は白熱電球に比べてかなり長く、素子そのものはほとんど永久に使える。半導体発光素子が使用不能になる主な原因は、電極部分の金属の酸化、劣化、過熱、あるいは衝撃で内部の金線が断線するなどである。また、製品寿命は、封止樹脂の劣化により透光性が落ち、発光量が一定以下になった時点をいう。特に、青色乃至紫外線を発光する発光素子による蛍光体励起型のものでは、励起素子の熱や紫外線による樹脂の劣化が起こりやすく、高出力化や長寿命化が難しい。
【０００６】
また、シリコン等の基板上に発光素子のチップを搭載したパッケージ構造において、放熱性やフレキシビリティ等の要求から基板の薄型化が望まれる。しかし、取り扱い性や信頼性等の観点から基板全面を薄型化するには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４３０５４号公報
【特許文献２】特開２００８−１１２８６７号公報
【特許文献３】特開２００６−３３９０６０号公報
【特許文献４】特開２００４−２８４８３１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】PIONEER R&D、２００２年、Vol.12、No.3、p.77
【非特許文献２】Electronic Components & Technology Conference、２００８年、p.824
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、信頼性に優れた半導体発光装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、凹部と凸部とを有する第１の主面と、前記第１の主面の反対側に形成された第２の主面とを有する基板と、前記第１の主面に設けられた第１の電極と、前記第１の電極上に設けられ、前記第１の電極と接続された半導体発光素子と、前記第２の主面に設けられた第２の電極と、前記基板の前記凹部を貫通して設けられ、前記第１の電極と前記第２の電極とを接続する貫通電極と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、凹凸が設けられた第１の主面と、前記第１の主面の反対側に形成された第２の主面とを有する基板の前記第１の主面に第１の電極を形成する工程と、前記基板の前記第２の主面に、前記第１の主面に達する接続孔を形成する工程と、前記接続孔内及び前記第２の主面に第２の電極を形成する工程と、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続させる工程と、前記第１の電極上に半導体発光素子を搭載する工程と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置の製造方法が提供される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、基板の第１の主面に第１の電極を形成する工程と、前記基板における前記第１の主面の反対側の第２の主面に、前記第１の主面に達する接続孔を形成する工程と、前記接続孔内及び前記第２の主面に第２の電極を形成する工程と、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に接続させる工程と、前記第１の電極上に半導体発光素子を搭載する工程と、前記半導体発光素子を覆う犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層上に補強膜を形成する工程と、前記補強膜に形成された開口を介して前記犠牲層を前記半導体発光素子上から除去し、前記半導体発光素子と前記補強膜との間に空隙を形成する工程と、前記補強膜上に蛍光体を形成する工程と、熱処理を加え、前記蛍光体を改質させる工程と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、信頼性に優れた半導体発光装置及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。
【図２】同半導体発光装置における主要要素の平面レイアウトを示す模式図。
【図３】本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図４】図３に続く工程を示す模式図。
【図５】図４に続く工程を示す模式図。
【図６】図５に続く工程を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。ここではいくつか具体的構成を例に挙げて説明を行っていくが、これは同様な機能を持つ構成であれば同様に実施可能であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図である。図２は図１に示した主要要素の平面レイアウト例を示す。図１は図２におけるＡ−Ａ’断面に相当する。
【００１５】
本実施形態に係る半導体発光装置は、基板３上に、チップ状の半導体発光素子２０が搭載された構造を有する。
【００１６】
基板３は、熱伝導性を有し、例えばシリコン基板である。なお、基板３としては他にサファイア、ＳｉＣなどを用いてもよい。これらに比べて、シリコン基板は安価であり、加工性に優れている。
【００１７】
基板３は、第１の主面とこの反対側に形成された第２の主面とを有する。第１の主面には、後述するように、マスク（例えばシリコン酸化膜）８を用いた選択的エッチングにより凹凸が形成されている。
【００１８】
半導体発光素子２０は、ｎ型半導体１とｐ型半導体２を有し、これらのｐｎ接合部が発光部となる。例えば、ｎ型半導体１とｐ型半導体２には比較的バンドギャップの大きな半導体（例えばＧａＮ）を用い、ｎ型半導体１とｐ型半導体２との間には比較的バンドギャップの小さな半導体（例えばＩｎＧａＮ）が活性層として挿入された構造が一例として挙げられる。活性層に注入キャリア（少数キャリア）が効果的に閉じ込められ、少数キャリア再結合による発光が効果的に行われて高い発光効率が得られるようになる。半導体発光素子２０は、発光ダイオードに限らず、半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）でも構わない。
【００１９】
基板３における凹凸が形成された第１の主面は絶縁膜９で覆われ、これにより半導体発光素子２０と基板３との電気的絶縁が確保されている。絶縁膜９上には、第１の電極を構成するｎ側配線電極４及びｐ側配線電極５が形成されている。ｎ側配線電極４とｐ側配線電極５とは、凸部３ａ上で離間して設けられ絶縁分離されている。
【００２０】
ｎ側配線電極４及びｐ側配線電極５上に、ｎ側接合金属６及びｐ側接合金属７を介して、半導体発光素子２０が搭載されている。半導体発光素子２０におけるｎ型半導体１は、ｎ側接合金属６を介してｎ側配線電極４と電気的に接続され、ｐ型半導体２はｐ側接合金属７を介してｐ側配線電極５と電気的に接続されている。半導体発光素子２０は、基板３の第１の主面における凸部３ａ上に搭載されている。
【００２１】
ｎ側接合金属６、ｐ側接合金属７は、例えば、はんだ、銀ペースト、金バンプなどの導電性材料からなり、加熱溶融、加熱キュア、超音波接合などによって、チップ状の半導体発光素子２０はｎ側接合金属６及びｐ側接合金属７に接合される。
【００２２】
ｎ側配線電極４及びｐ側配線電極５上には、補強膜１５が設けられている。補強膜１５は、半導体発光素子２０上にも、空隙３０を介してドーム状に設けられている。補強膜１５上には、蛍光体１０が設けられている。半導体発光素子２０における光取り出し面は、空隙３０及び補強膜１５を介して、蛍光体１０に対向している。
【００２３】
蛍光体１０は、半導体発光素子２０から発光される光により励起され、半導体発光素子２０とは異なる波長の光を発する。蛍光体１０としては、例えば、赤色にはＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、ＹＶＯ４：Ｅｕなど、緑色にはＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎなど、青色には（Ｂａ，Ｍｎ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕなどを用いることができる。
【００２４】
補強膜１５は、空隙３０上で蛍光体１０を安定して保持する機能を有すると共に、空隙３０を封じる。また、補強膜１５は、ｎ側配線電極４とｐ側配線電極５とを短絡させないように絶縁性を有する。さらに、補強膜１５は、半導体発光素子２０の発光波長に対して透明であり、半導体発光素子２０が発光する光に対する透光性を有する。このような機能を実現する補強膜１５として、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。
【００２５】
蛍光体１０上には、半導体発光素子２０及び蛍光体１０が発する光を拡散させて拡げる機能を有するレンズ１６が設けられている。レンズ１６は、例えば樹脂を蛍光体１０上に塗布した後、テンプレートを使ったインプリント法により凹面状に成形されて得られる。
【００２６】
本実施形態では、蛍光体１０を励起するための光は、主にｎ型半導体１の表面から取り出されるが、一般に半導体材料は屈折率が高く、空気（または真空）との界面で大きな反射を起こすことが多い。例えば、ｎ型半導体１がＧａＮで発光波長が３８０ｎｍの場合、ｎ型半導体１から出力される際に光が２０％程反射されてしまう。
【００２７】
そこで、半導体発光素子２０を搭載した後にあるいは予め、半導体発光素子２０の表面（光取り出し面）に、低反射コート（Anti-Reflection Coat、以下ＡＲコートと記す）４０を形成することが高効率化のために望ましい。この場合のＡＲコート４０として、屈折率１．６の酸化膜や窒化膜を５９ｎｍ設けることで、ｎ型半導体１から出力される際の反射を０．００４％以下に低減できる。また、ＳｉＯ２膜を６５ｎｍ設けることでも０．９％程度の反射抑制が可能となる。さらに、ｎ型半導体１の光取り出し面に発光波長より小さな微細凹凸を設けて低反射化することでも構わない。
【００２８】
基板３の第２の主面には、第２の電極として、ｎ側裏面接合電極１１及びｐ側裏面接合電極１２が設けられている。ｎ側裏面接合電極１１及びｐ側裏面接合電極１２は、第２の主面に形成された絶縁膜（例えばポリイミド等の樹脂材料からなる）１３によって、基板３に対して絶縁されている。さらに、ｎ側裏面接合電極１１とｐ側裏面接合電極１２も、絶縁膜１３によって互いに絶縁分離されている。
【００２９】
基板３における凹部３ｂの底面と第２の主面との間には貫通孔が形成され、その内部に貫通電極１８が設けられている。貫通電極１８は、凹部３ｂ底面上のｎ側配線電極４の下に形成された絶縁膜９も貫通し、ｎ側配線電極４とｎ側裏面接合電極１１とを電気的に接続している。同様に、貫通電極１８は、凹部３ｂ底面上のｐ側配線電極５の下に形成された絶縁膜９も貫通し、ｐ側配線電極５とｐ側裏面接合電極１２とを電気的に接続している。絶縁膜１３は、貫通孔側壁にも設けられ、貫通電極１８と基板３とを絶縁している。
【００３０】
第２の主面側におけるｎ側裏面接合電極１１が露出した部分、およびｐ側裏面接合電極１２が露出した部分には、外部回路と接続するための外部接続端子１４が設けられている。外部接続端子１４は、例えば、はんだボール、金属バンプなどである。
【００３１】
基板３上に複数のチップ（半導体発光素子２０）を搭載することで面状照明を実現できる。そして、基板３を薄くしてフレキシビリティをもたせれば、曲面状の照明源を実現でき、幅広い用途に利用可能となる。例えば、曲げられる液晶ディスプレイのバックライトとして利用可能である。
【００３２】
しかし、フレキシビリティをもたせるべく基板３の全面を均一に薄くすると強度低下が懸念される。そこで、本実施形態では、基板３における第２の主面については後述するように全面を研削して均一に薄くしつつ、第１の主面側には凹凸を形成することで、強度を確保しつつ薄型化を図っている。
【００３３】
そして、半導体発光素子２０が実装された第１の主面側に設けられたｎ側配線電極４及びｐ側配線電極５を、第２の主面側に引き出すための接続孔及び貫通電極１８を、凹部３ｂの下の薄い部分に形成している。すなわち、アスペクト比（孔径に対する深さ比）が比較的小さい部分に接続孔及び貫通電極１８を形成するため、プロセスが容易になると共に、貫通電極１８の埋め込み性が良好になり、貫通電極１８の未充填部が生じるのを抑えて信頼性を向上できる。
【００３４】
強度確保の観点から、基板３の第１の主面側における凸部３ａ上面と凹部３ｂ底面との面積比は、凸部３ａ上面の方が大きいことが望ましい。そして、相対的に面積が大きな凸部３ａ上面に半導体発光素子２０を搭載することで、１枚の基板３上における発光領域をより大きくすることができ、高出力化を図れる。
【００３５】
また、半導体発光装置を照明用に用いる場合には高出力が要求されるが、高出力化に伴って発光素子の発する光量や熱量が増大する。本実施形態では、半導体発光素子２０を蛍光体１０が直接覆う構造ではなく、半導体発光素子２０と蛍光体１０との間には空隙３０が存在するため、半導体発光素子２０からの光や熱が、蛍光体１０に含まれる樹脂成分に与える影響を低減でき、その樹脂成分の劣化を抑制できる。さらに、半導体発光素子２０が発する熱を、熱伝導性を有する基板（例えばシリコン基板）３を介して第２の主面側に放熱することができる。このことも、蛍光体１０への熱の影響を低減させる。以上のことから、本実施形態に係る半導体装置では、高出力化しつつ長寿命化を実現できる。
【００３６】
空隙３０内の雰囲気圧力が大気圧以上であると、例えば半導体発光素子２０から発せられる光が紫外光の場合、反射や拡散等により空隙３０外部の蛍光体１０への光取り出し効率が低下することが懸念される。したがって、空隙３０内は大気圧より低い圧力とすることが望ましい。また、空隙３０内が低圧の方が断熱効果が高まり、半導体発光素子２０から蛍光体１０に与える熱の影響の抑制効果も高まる。
【００３７】
また、空隙３０と蛍光体１０との間に補強膜１５があることで、蛍光体１０が直接空隙３０に望んでいる場合に比べて蛍光体１０の劣化を抑制できる。
【００３８】
次に、図３〜図６を参照し、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
【００３９】
まず、図３（ａ）に示すように、基板３の第１の主面にマスク８を選択的に形成し、それをマスクにして異方性エッチングを行うことで、凹部３ｂ及び凸部３ａを形成する。マスク８は、例えば、シリコンからなる基板３の第１の主面全面に熱酸化法でシリコン酸化膜を５μｍ程の厚さで形成した後、レジストを用いてそのシリコン酸化膜をパターニングすることで形成される。
【００４０】
マスク８を形成した後、例えばＫＯＨを用いたウェットエッチングによって、マスク８が形成されていない部分を異方性エッチングすることで、凹部３ｂが形成される。マスク８下のエッチングされなかった部分が、断面台形状の凸部３ａとなる。凸部３ａと凹部３ｂとの段差（凹部３ｂの深さ）は、例えば１００μｍ程である。ＫＯＨに対するシリコンとシリコン酸化物（ＳｉＯ２）とのエッチング選択比はおよそ１００：１であり、シリコン酸化物のマスク８は、少なくとも１μｍ以上の厚さが必要である。
【００４１】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１の主面を覆う絶縁膜９を形成した後、その絶縁膜９上に、ｎ側配線電極４とｐ側配線電極５を形成する。絶縁膜９は、例えば、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法で形成されるシリコン酸化膜であり、厚さは２μｍ程にされる。ｎ側配線電極４とｐ側配線電極５は、例えば、スパッタ法により形成されるアルミニウム膜であり、厚さは１μｍ程にされる。このアルミニウム膜は、絶縁膜９全面に形成された後、ウェットエッチングにより不要部分が除去さて所望の電極形状にパターニングされる。
【００４２】
次に、基板３における半導体発光素子２０を搭載する面の反対側の第２の主面（裏面）の全面を研削して薄くした後、図３（ｃ）に示すように、第２の主面に接続孔２２を例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で形成する。接続孔２２は、凹部３ｂの下の部分に、第２の主面から絶縁膜９に達して形成される。
【００４３】
次に、例えば感光性ポリイミド膜を第２の主面及び接続孔２２内に塗布した後、絶縁膜９に接する部分に開口を形成し（図３（ｄ））、その開口に露出する絶縁膜９に、図４（ａ）に示すように接続孔２３を形成する。接続孔２３は、凹部３ｂの底面上に形成された絶縁膜９を貫通し、ｎ側配線電極４、ｐ側配線電極５に達する。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように、接続孔２２、２３内に貫通電極１８を埋め込むと共に、第２の主面にｎ側裏面接合電極１１及びｐ側裏面接合電極１２を形成する。これらの電極は、例えばめっき法により形成される銅材料からなる。これにより、第１の主面のｎ側配線電極４は貫通電極１８を介して第２の主面のｎ側裏面接合電極１１と接続され、第１の主面のｐ側配線電極５は貫通電極１８を介して第２の主面のｐ側裏面接合電極１２と接続される。
【００４５】
次に、図４（ｃ）に示すように、ｎ側接合金属６とｐ側接合金属７を、それぞれ、凸部３ａ上のｎ側配線電極４とｐ側配線電極５に形成した後、ｎ側接合金属６とｐ側接合金属７に対して、チップ状の半導体発光素子２０をフィリップチップ接合させる。この接合には、例えば、ｎ側接合金属６及びｐ側接合金属７側にＡｕを、半導体発光素子２０側にＳｎを形成しておき、両者を位置合せして加熱溶融で共晶ＡｕＳｎ化させる方法を用いることができる。あるいは、予めＡｕＳｎ共晶はんだをめっき法により、ｎ側接合金属６及びｐ側接合金属７側または半導体発光素子２０側に形成しておいても。あるいは、共晶はんだ以外の他のはんだ材料を用いても構わない。さらには、Ａｇペーストのように金属粉末混合樹脂を用いても構わない。
【００４６】
半導体発光素子２０は、基板３に対する前述した工程とは別に、発光素子基板１７上にエピタキシャル成長法などにより形成され、搭載時にはハンドリング性を容易にするため、比較的厚い発光素子基板１７ごと発光素子２０の搭載を行う。
【００４７】
この搭載後、発光素子基板１７は光取り出し面側に位置しているため、その発光素子基板１７における光吸収を減らすため、さらには、後述する工程にて前述した空隙３０を介して補強膜１５と蛍光体１０を形成する関係上、チップ厚みを必要最小限にするため、発光素子基板１７を除去する工程が行われる（図５（ａ））。例えば、研磨、エッチング、スペーサによるリフトオフ、レーザーリフトオフなどの方法で発光素子基板１７を除去することができる。発光素子基板１７の除去後、残った半導体発光素子２０の厚みは、５〜１０μｍ程度になる。
【００４８】
発光素子基板１７の除去後、前述したＡＲコート４０を、ウェーハ全面に形成した後、半導体発光素子２０の光取り出し面以外の部分を取り除く。ＡＲコート４０は、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて２５０℃で形成された厚さ６５ｎｍ程のＳｉＯ２膜である。このとき、半導体発光素子２０は、例えばＡｕＳｎはんだで接合されているため、はんだが溶融してずれるようなことは防止できる。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示すように、基板３の凸部３ａ上に、半導体発光素子２０を覆うように選択的に犠牲層２１を形成する。犠牲層２１の材料としては、有機系材料が適しており、例えばポリイミドを用いることができる。
【００５０】
後に形成される空隙３０の高さを考慮して、半導体発光素子２０（ｎ型半導体１）の表面からの犠牲層２１の厚みが、３〜５μｍ程になるようにする。犠牲層２１は、ウェーハ上全面に形成された後、空隙３０となるべき部分のみに残るように、不要な部分がアルカリ現像液またはプラズマ処理によるドライエッチングなどにより除去され、パターニングされる。
【００５１】
次に、図５（ｃ）に示すように、犠牲層２１、ｎ側配線電極４およびｐ側配線電極５を覆うように、補強膜（例えばシリコン酸化膜）１５が形成される。そして、補強膜１５における犠牲層２１上の部分に、犠牲層２１の除去を行うための開口が形成される。この開口は、例えば、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、直径２μｍのものが１０μｍピッチで格子状に複数形成される。
【００５２】
この開口を通じて犠牲層２１は半導体発光素子２０上から除去される。例えば、Ｏ２プラズマによるアッシング処理で、ポリイミドからなる犠牲層２１を除去することができる。アッシング処理時間を短縮するため、チャンバー内に導入するガスとして、Ｏ２に加えてＣＦ４を数％混合、またはフォーミングガス（Ｈ２がＮ２で希釈されＨ２が３％以下の混合ガス）を混合しても良い。ただし、ＣＦ４ガスの混合比を多くしすぎてドライエッチングに近い状態にならないよう注意することが望ましい。すなわち、ｎ側配線電極４、ｐ側配線電極５を構成するＡｌに対してＦが結合すると特性劣化を起こすため、メインのＯ２ガスに対してＦは流量比で３％以下になるようにするのが望ましい。
【００５３】
図６（ａ）に、犠牲層２１の除去後の状態を示す。犠牲層２１の除去により、半導体発光素子２０の周囲及び上方に、補強膜１５で囲まれた空隙３０が形成される。
【００５４】
犠牲層２１除去のために形成した開口は、例えばＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成することで塞がれる。このシリコン酸化膜は、開口縁部からオーバーハングするように堆積して開口を塞ぐ。
【００５５】
この後、蛍光体を形成するが、通常、蛍光体は、マトリクス樹脂中に微粉末を分散させてペースト状にしたものをスクリーン印刷で形成し、その後熱処理や紫外線硬化などの手法で硬化させることで形成する。マトリクス樹脂には、アクリル系、ポリエステル系、シリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系等、さまざまな樹脂が用いられている。しかし、樹脂を用いることにより、製品そのものの寿命が樹脂により決定されるため、半導体発光素子自体の寿命よりも短くなる。
【００５６】
しかしながら、樹脂を用いることなく、所望の蛍光発光をする蛍光体を形成するためには４５０℃程度の高温の熱処理が必要とされるため、半導体発光素子２０を覆うように半導体発光素子２０に対して蛍光体を直接接触させることは素子特性劣化の点から好ましくない。
【００５７】
そこで、本実施形態では、以下の方法で蛍光体１０を形成する。
【００５８】
例えば、Ｂａ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｅｕ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｐ、ＣのマルチターゲットをＡｒ／Ｏ２混合ガス系雰囲気中でスパッタリングすることで、図６（ｂ）に示すように、蛍光体１０を補強膜１５上に形成する。この後、所望の蛍光発光特性が得られるようにするため蛍光体１０を加熱する必要がある。しかし、このときの熱により半導体発光素子２０の特性が劣化することは防ぐ必要がある。
【００５９】
そこで、本実施形態では、図６（ｃ）に示すように、蛍光体１０の表面（補強膜１５に接する面の反対側の面）側からのレーザー照射によって蛍光体１０のみを局所的に加熱して、蛍光体１０の特性（結晶性、寸法、表面形態等）を変化させる改質を行い、所望の蛍光発光をするようにする。
【００６０】
このとき、蛍光体１０と半導体発光素子２０との間には空隙３０が存在するため、蛍光体１０の熱を半導体発光素子２０に伝わりにくくできる。しかも、蛍光体１０の表面側からのレーザー照射であり、ウェーハ全体が加熱されるのではないため、基板３の温度上昇を抑制でき、その基板３に搭載された半導体発光素子２０に対して基板３からの熱が伝わることによる半導体発光素子２０の温度上昇も防げる。以上のことから、蛍光体１０加熱時の半導体発光素子２０の温度上昇を抑えて特定劣化を抑制できる。
【００６１】
また、蛍光体１０は空隙３０に対して直接面しているのではなく、補強膜１５によって安定して空隙３０上に保持されている。補強膜１５は例えばシリコン酸化膜であり、蛍光体１０のレーザー加熱時の温度（４５０〜５００℃程度）では溶融しない。したがって、レーザー加熱によって蛍光体３０が流動するような状態となっても、空隙３０を安定して保持することができる。
【００６２】
犠牲層２１を除去するために犠牲層２１を覆う膜に形成する開口は、犠牲層２１の除去後塞ぐことを考慮すると微細にする必要がある。ここで、前述した図５（ｂ）の工程の後、補強膜１５を形成せずに直接蛍光体を犠牲層２１上に形成した場合、犠牲層２１を除去するためには蛍光体に微細開口を形成する必要がある。しかし、一般に、蛍光体に微細開口を形成するのは難しい。これに対して、例えばシリコン酸化膜で形成される補強膜１５には容易に微細開口を形成することができる。
【００６３】
蛍光体１０に対するレーザーアニール後、図１に示すように、蛍光体１０上にレンズ１６を形成する。例えば、メチルシロキサンをスピンコート法により蛍光体１０上に塗布後、その塗布膜にテンプレートを接触させて、凹面状にパターニングする。
【００６４】
その後、外部接続端子１４の形成、ウェーハ状態から所望の個片へのダイシングなどが行われ、図１に示す構造が得られる。
【００６５】
ダイシングされるまでの前述した各要素の形成工程は、ウェーハ状態で一括して行われるため、低コストでの生産が可能となる。
【００６６】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。すなわち、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態で挙げた以外の材料、寸法、プロセス条件でも実施可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１…ｎ型半導体、２…ｐ型半導体、３…基板、３ａ…凸部、３ｂ…凹部、４…ｎ型配線電極、５…ｐ側配線電極、６…ｎ側接合金属、７…ｐ側接合金属、９…絶縁膜、１０…蛍光体、１１…ｎ側裏面接合電極、１２…ｐ側裏面接合電極、１５…補強膜、１６…レンズ、１８…貫通電極、２０…半導体発光素子、２１…犠牲層、３０…空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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